[發(fā)明專利]一種基于壓電智能骨料的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕深度監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710099780.3
• 申請(qǐng)日: 2017-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN106932485A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣田勇;唐超;王磊;趙虹;龔奇豐;余希洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/11
• 分類號(hào): G01N29/11;G01N29/24;G01N29/46
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 馬強(qiáng),王娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于壓電智能骨料的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕深度監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

由于高強(qiáng)鋼絲的使用，預(yù)應(yīng)力混凝土以其自重較輕、剛度大以及抗震、抗裂縫性能好的優(yōu)點(diǎn)而在實(shí)際工程中得到廣泛的應(yīng)用。然而，近幾十年來，出現(xiàn)了很多預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)失效的事故，究其原因，大部分是由于耐久性失效，而預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，是導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土耐久性失效的主要模式。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)長期處于易腐蝕環(huán)境中，鋼絞線會(huì)發(fā)生銹蝕，其銹蝕產(chǎn)物將附著于鋼筋表面，體積可達(dá)原體積的2～6倍，鋼絞線強(qiáng)度和伸長率等力學(xué)性能會(huì)因銹蝕作用發(fā)生退化，從而影響結(jié)構(gòu)安全。

目前，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土健康監(jiān)測(cè)的方法主要有超聲波法、聲發(fā)射法、光柵法等技術(shù)，這些技術(shù)都存在設(shè)備價(jià)格昂貴、監(jiān)測(cè)過程復(fù)雜、體積大、對(duì)操作人員經(jīng)驗(yàn)技術(shù)要求較高且易受環(huán)境影響和監(jiān)測(cè)位置在可觸及范圍內(nèi)等缺點(diǎn)。最關(guān)鍵的是這些監(jiān)測(cè)方法主要針對(duì)混凝土裂縫，適用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于壓電智能骨料的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕深度監(jiān)測(cè)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于壓電智能骨料的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕深度監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：

1)將智能骨料預(yù)埋至預(yù)應(yīng)力筋的相應(yīng)位置并引出數(shù)據(jù)傳輸線，從距離預(yù)應(yīng)力筋錨端最近的智能骨料開始，對(duì)智能骨料依次編號(hào)；

2)在內(nèi)徑為d，外徑為D，壁厚標(biāo)稱值為H的圓形預(yù)應(yīng)力波紋管內(nèi)張拉預(yù)應(yīng)力筋，壓漿，自然養(yǎng)護(hù)，封錨后澆筑混凝土，制作混凝土用作梁體構(gòu)件；

3)對(duì)梁體構(gòu)件錨固端進(jìn)行封錨，將壓電陶瓷片粘貼于預(yù)應(yīng)力筋端頭，該壓電陶瓷片作為驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行信號(hào)激勵(lì)；

4)在步驟3)制作的梁體構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將預(yù)埋的智能骨料和粘貼于預(yù)應(yīng)力筋端頭的壓電陶瓷片通過BNC接頭與多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接，同時(shí)將計(jì)算機(jī)與多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備連接；

5)多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷片發(fā)出正弦掃頻信號(hào)，同時(shí)多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集智能骨料接收到的壓電陶瓷片發(fā)出的信號(hào)；

6)對(duì)智能骨料接收到的信號(hào)進(jìn)行小波包能量分析，得到的結(jié)果作為初始的能量值E_h,j；

7)在梁體構(gòu)件需要檢測(cè)時(shí)，按照步驟4)～步驟6)的方法采集信號(hào)，并利用該信號(hào)計(jì)算出需要檢測(cè)時(shí)的能量E_i,j，然后計(jì)算出損傷指標(biāo)I：

當(dāng)I趨近于0，說明預(yù)應(yīng)力筋未發(fā)生銹蝕，相反，當(dāng)I趨近于1，銹蝕程度越嚴(yán)重；N為小波包分解的級(jí)數(shù)；

8)分析計(jì)算沿梁體構(gòu)件縱向布置的各個(gè)智能骨料的損傷指標(biāo)I，確定在壓電陶瓷片與智能骨料之間預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕狀況，從而確定預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕深度。

步驟1)中，內(nèi)徑d為60mm，外徑D為73mm，壁厚標(biāo)稱值H為2.5mm。

步驟1)中，預(yù)應(yīng)力筋直徑為15.2mm。

步驟3)中，將壓電陶瓷片粘貼于預(yù)應(yīng)力筋端頭后，用AB膠漿壓電陶瓷片覆蓋。

步驟5)中，正弦掃頻信號(hào)頻率為100Hz-150kHz，幅值為10V。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：本發(fā)明成本低廉，操作簡單方便，監(jiān)測(cè)過程幾乎不受外界因素的影響，能較準(zhǔn)確的確定預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)部銹蝕深度情況，為結(jié)構(gòu)安全評(píng)估提供可靠的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明直線波紋管監(jiān)測(cè)原理圖；

圖3為本發(fā)明曲線波紋管監(jiān)測(cè)原理圖；

圖4為本發(fā)明壓電陶瓷片粘貼于預(yù)應(yīng)力筋的大樣圖；

圖5為本發(fā)明預(yù)應(yīng)力筋銹蝕后大樣圖；

其中，①-智能骨料；②-壓電陶瓷片；③-端錨；④-預(yù)應(yīng)力管道；⑤-混凝土；⑥-預(yù)應(yīng)力筋；⑦-灌漿料；⑧-銹蝕產(chǎn)物。

具體實(shí)施方式